DE102012214047A1 - Method for selecting an operating frequency range of an environmental sensor device and corresponding environmental sensor device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auswählen eines Arbeitsfrequenzbereiches (A; B; C; D) einer Umfeldsensoreinrichtung (100) mit folgenden Verfahrensschritten: Erfassen (S1) eines Frequenzspektrums über einen Frequenzbereich (FB) mittels einer Empfängereinrichtung (20) und Bereitstellen von Betriebsdaten zu der Umfeldsensoreinrichtung (100); Ermitteln (S2) einer Menge von möglichen Arbeitsfrequenzbereichen (A, B, C, D) innerhalb des Frequenzbereichs (FB) anhand des erfassten Frequenzspektrums und anhand der bereitgestellten Betriebsdaten durch eine Rechnereinrichtung (40); und Auswählen (S3) des Arbeitsfrequenzbereiches (A; B; C; D) der Umfeldsensoreinrichtung (100) durch die Rechnereinrichtung (40) aus der ermittelten Menge der möglichen Arbeitsfrequenzbereiche (A, B, C, D) anhand eines vorgegebenen Kriteriums.The invention relates to a method for selecting an operating frequency range (A; B; C; D) of an environment sensor device (100) with the following method steps: Detecting (S1) a frequency spectrum over a frequency range (FB) by means of a receiver device (20) and providing operating data the environment sensor device (100); Determining (S2) a set of possible working frequency ranges (A, B, C, D) within the frequency range (FB) on the basis of the detected frequency spectrum and on the basis of the operating data provided by a computer device (40); and selecting (S3) the working frequency range (A; B; C; D) of the environment sensor device (100) by the computer device (40) from the determined set of possible working frequency ranges (A, B, C, D) on the basis of a predetermined criterion.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auswählen eines Arbeitsfrequenzbereiches einer Umfeldsensoreinrichtung und eine entsprechende Umfeldsensoreinrichtung.The invention relates to a method for selecting an operating frequency range of an environmental sensor device and a corresponding environmental sensor device.
Stand der TechnikState of the art
Die
Bei der dort beschriebenen Einrichtung ist eine Auswertung der Laufzeiten zwischen dem Aussenden jeweils eines Ultraschallsignals und dem Empfangen eines reflektierten Ultraschallsignals vorgesehen, wobei das Ultraschallsignal des jeweils gleichen und des jeweils anderen Ultraschallsensors verwendet wird.In the device described there, an evaluation of the transit times between the emission of an ultrasound signal and the reception of a reflected ultrasound signal is provided, wherein the ultrasound signal of the respectively same and the respective other ultrasound sensor is used.
Die Druckschrift mit dem Titel
Die
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Auswählen eines Arbeitsfrequenzbereiches einer Umfeldsensoreinrichtung mit folgenden Verfahrensschritten: Erfassen eines Frequenzspektrums über einen Frequenzbereich mittels einer Empfängereinrichtung und Bereitstellen von Betriebsdaten zu der Umfeldsensoreinrichtung; Ermitteln einer Menge von möglichen Arbeitsfrequenzbereichen innerhalb des Frequenzbereichs anhand des erfassten Frequenzspektrums und anhand der bereitgestellten Betriebsdaten durch eine Rechnereinrichtung; und Auswählen des Arbeitsfrequenzbereiches der Umfeldsensoreinrichtung durch die Rechnereinrichtung aus der ermittelten Menge der möglichen Arbeitsfrequenzbereiche anhand eines vorgegebenen Kriteriums.The present invention provides a method for selecting an operating frequency range of an environment sensor device with the following method steps: detecting a frequency spectrum over a frequency range by means of a receiver device and providing operating data to the environment sensor device; Determining a set of possible operating frequency ranges within the frequency range based on the detected frequency spectrum and on the basis of the provided operating data by a computer device; and selecting the operating frequency range of the environmental sensor device by the computer device from the determined amount of the possible operating frequency ranges based on a predetermined criterion.
Ferner schafft die vorliegende Erfindung eine Umfeldsensoreinrichtung mit: einer Empfängereinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, ein Frequenzspektrum über einen Frequenzbereich zu erfassen; einer Speichereinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, Betriebsdaten zu der Umfeldsensoreinrichtung bereitzustellen; und einer Rechnereinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, eine Menge von möglichen Arbeitsfrequenzbereichen innerhalb des Frequenzbereichs anhand des erfassten Frequenzspektrums und anhand der bereitgestellten Betriebsdaten zu ermitteln und den Arbeitsfrequenzbereich der Umfeldsensoreinrichtung aus der ermittelten Menge der möglichen Arbeitsfrequenzbereiche anhand eines vorgegebenen Kriteriums auszuwählen.Further, the present invention provides an environment sensor device comprising: a receiver device configured to detect a frequency spectrum over a frequency range; a memory device configured to provide operating data to the environment sensor device; and a computer device which is designed to determine a set of possible operating frequency ranges within the frequency range on the basis of the detected frequency spectrum and on the basis of the provided operating data and to select the operating frequency range of the environment sensor device from the determined amount of the possible operating frequency ranges based on a predetermined criterion.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Der Kern der Erfindung ist eine adaptive Anpassung der Frequenz des von der Umfeldsensoreinrichtung ausgesendeten Schallimpulses an das Frequenzspektrums des Umgebungsschalls mit Hilfe breitbandiger Sender- oder Empfangseinheiten oder mit Hilfe mehrerer schmalbandiger Sender- oder Empfängereinheiten unterschiedlicher Arbeitsfrequenz. Dies ermöglicht der erfindungsgemäßen adaptiven, breitbandigen Umfeldsensoreinrichtung flexibel auf externe Störschallquellen zu reagieren und Interferenzen mit ähnlichen oder gleichartigen Systemen in der Umgebung zu vermeiden. Dadurch ist eine Funktion der Umfeldsensoreinrichtung auch unter unterschiedlichen Störeinflüssen gewährleistet.The core of the invention is an adaptive adaptation of the frequency of the sound pulse emitted by the surroundings sensor device to the frequency spectrum of the ambient sound with the aid of broadband transmitter or receiver units or with the aid of a plurality of narrowband transmitter or receiver units of different operating frequency. This allows the adaptive, broadband environment sensor device according to the invention to respond flexibly to external noise sources and to avoid interferences with similar or similar systems in the environment. As a result, a function of the environment sensor device is ensured even under different disturbing influences.
Die Erfindung soll die Umfeldsensierung von laufzeitbasierten aktiven dreidimensionalen Entfernungsensoren mit Schall bei einer Störschallsituation verbessern. Zu diesem Zweck wird ein adaptives System in Form einer Umfeldsensoreinrichtung bereitgestellt, die zuerst passiv mit einem breitbandigen Empfänger oder mit mehreren schmalbandigen Empfängereinheiten unterschiedlicher Arbeitsfrequenz das Frequenzspektrum des Umgebungsschalls aufnimmt, den Frequenzbereich oder das Frequenzband mit dem niedrigsten Umgebungsschall aufgrund einer geeigneten Strategie mittels des Empfängers oder mittels der mehreren schmalbandigen Empfängereinheiten identifiziert und den Schallpuls zur aktiven Entfernungsmessung mit Hilfe des breitbandigen Senders oder der mehreren schmalbandigen Sendereinheiten unterschiedlicher Arbeitsfrequenz in dem identifizierten Frequenzband aussendet.The invention is intended to improve the environmental sensing of time-based active three-dimensional distance sensors with sound in an acoustic noise situation. For this purpose, an adaptive system is provided in the form of a surround sensor device which first passive with a broadband receiver or with multiple narrowband receiver units of different operating frequency, the frequency spectrum of the ambient noise, the frequency range or the frequency band with the lowest ambient sound due to a suitable strategy by means of the receiver or identified by the plurality of narrow-band receiver units and emits the sound pulse for active distance measurement using the broadband transmitter or the plurality of narrow-band transmitter units of different operating frequency in the identified frequency band.
Vorteilhaft können dadurch externe Schallquellen das System nicht stören, sofern die externen Schallquellen nicht das gesamte, für die Umfeldsensoreinrichtung relevante Frequenzspektrum belegen. Diese externen Störschallquellen können bei Fahrerassistenzsysteme durch Abrollen eines Kraftfahrzeugreifen auf dem Straßenbelag entstehen oder bei Transportroboter durch bestimmte elektrische Komponenten in Gebäuden, wie etwa ein Vorschaltgerät einer Leuchtstoffröhre.Advantageously, this external sound sources can not disturb the system, if the external Sound sources do not occupy the entire, for the environment sensor device relevant frequency spectrum. These external noise sources can arise in driver assistance systems by rolling a motor vehicle tire on the road surface or transport robots by certain electrical components in buildings, such as a ballast of a fluorescent tube.
Ähnliche oder gar gleichartige Systeme auf unterschiedlichen, sich begegnenden Fahrzeugen/Robotern stören sich nicht gegenseitig, sofern die Identifizierungsstrategie dies bei ihrer Frequenzauswahl berücksichtigt.Similar or even similar systems on different, encountering vehicles / robots do not interfere with each other, if the identification strategy takes this into account in their frequency selection.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.Advantageous embodiments and further developments emerge from the dependent claims and from the description with reference to the figures.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Frequenzspektrum als ein Amplitudenspektrum erfasst wird. Dies erlaubt eine einfache Datenverarbeitung bei der Umfeldsensierung.According to one embodiment of the invention, it is provided that the frequency spectrum is detected as an amplitude spectrum. This allows a simple data processing in the environment sensing.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Bandbreite des Arbeitsfrequenzbereiches an die bereitgestellten Betriebsdaten zu der Umfeldsensoreinrichtung angepasst wird. Dadurch kann die Bandbreite des Arbeitsfrequenzbereiches vorteilhaft an die Kenndaten der Sendeeinrichtung oder der Empfängereinrichtung angepasst werden.According to one embodiment of the invention, it is provided that a bandwidth of the operating frequency range is adapted to the provided operating data to the environment sensor device. As a result, the bandwidth of the operating frequency range can be advantageously adapted to the characteristics of the transmitting device or the receiver device.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass als das vorgegebene Kriterium für das Auswählen des Arbeitsfrequenzbereiches der Umfeldsensoreinrichtung eine beliebige Auswahl verwendet wird. Dies vermeidet vorteilhaft eine Überlagerung zweier identischer oder zweier ähnlicher Umfeldsensoreinrichtungen beim Einparken auf einem belebtem Parkplatz oder eine Überlagerung, wenn sich zwei Transportroboter mit jeweils einer Umfeldsensoreinrichtung an einer Kreuzung begegnen.According to one embodiment of the invention, it is provided that any selection is used as the predetermined criterion for selecting the operating frequency range of the environment sensor device. This advantageously avoids a superposition of two identical or two similar environment sensor devices when parking on a busy car park or an overlay when two transport robots each encounter an environment sensor device at an intersection.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass als das vorgegebene Kriterium für das Auswählen des Arbeitsfrequenzbereiches der Umfeldsensoreinrichtung ein Abgleichen eines Frequenzspektrums einer schallaussenden Störquelle mit der ermittelten Menge der möglichen Arbeitsfrequenzbereiche von der Rechnereinrichtung verwendet wird. Dadurch kann vorteilhaft die Ausfallsicherheit der Umfeldsensoreinrichtung erhöht werden.According to one embodiment of the invention, it is provided that, as the predetermined criterion for selecting the operating frequency range of the surroundings sensor device, a comparison of a frequency spectrum of a sound-emitting interference source with the determined quantity of the possible operating frequency ranges is used by the computer device. As a result, the reliability of the environment sensor device can advantageously be increased.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass als das vorgegebene Kriterium für das Auswählen des Arbeitsfrequenzbereiches der Umfeldsensoreinrichtung ein Abgleichen von zu erwartenden Störungen einer schallaussende Störquelle mit der ermittelten Menge der möglichen Arbeitsfrequenzbereiche von der Rechnereinrichtung verwendet wird. Dadurch kann die Umfeldsensoreinrichtung an die Situation des Umgebungsschalls mit Hilfe breitbandiger Sender- und Empfängereinrichtung angepasst werden.According to one embodiment of the invention, it is provided that, as the predefined criterion for selecting the operating frequency range of the surroundings sensor device, a matching of expected interference of a noise-emitting interference source with the determined quantity of the possible operating frequency ranges is used by the computer device. As a result, the surroundings sensor device can be adapted to the situation of ambient sound with the aid of a broadband transmitter and receiver device.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass durch das Auswählen des Arbeitsfrequenzbereiches ein bisher verwendeter Arbeitsfrequenzbereich der Umfeldsensoreinrichtung geändert wird. Dadurch kann die Umfeldsensoreinrichtung flexibel auf externe Störschallquellen reagieren.According to one embodiment of the invention, it is provided that by selecting the operating frequency range, a hitherto used operating frequency range of the environmental sensor device is changed. As a result, the environment sensor device can respond flexibly to external noise sources.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Verfahren von einem Assistenzsystem für ein Kraftfahrzeug oder für ein Flurförderfahrzeug oder für ein autonom fahrendes Kraftfahrzeug, von einem Flurförderfahrzeug oder von einem Roboter oder einem System zur Unterstützung sehbehinderter Menschen durchgeführt wird.According to one embodiment of the invention, it is provided that the method is carried out by an assistance system for a motor vehicle or for an industrial truck or for an autonomously driving motor vehicle, by an industrial truck or by a robot or a system for assisting visually impaired people.
Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich beliebig miteinander kombinieren.The described embodiments and developments can be combined with each other as desired.
Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung.Further possible refinements, developments and implementations of the invention also include combinations, not explicitly mentioned, of features of the invention described above or below with regard to the exemplary embodiments.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung.The accompanying drawings are intended to provide further understanding of the embodiments of the invention. They illustrate embodiments and, together with the description, serve to explain principles and concepts of the invention.
Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die dargestellten Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.Other embodiments and many of the stated advantages will become apparent with reference to the drawings. The illustrated elements of the drawings are not necessarily shown to scale to each other.
Es zeigen:Show it:
In den Figuren der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, Bauteile, Komponenten oder Verfahrensschritte, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.In the figures of the drawing, like reference numerals designate the same or functionally identical elements, components, components or method steps, unless indicated otherwise.
Die
Auf der X-Achse ist die Zeit t dargestellt, die Y-Achse gibt die Frequenz in Hz wieder. Ein Frequenzbereich FB umfasst vier Arbeitsfrequenzbereiche A, B, C, D. The time t is shown on the X-axis, the Y-axis represents the frequency in Hz. A frequency range FB includes four operating frequency ranges A, B, C, D.
Das in der
Diese Situation kann beispielsweise beim Aufeinandertreffen zweier mit einer Umfeldsensoreinrichtung
Dabei wurden zur Vereinfachung die Arbeitsfrequenzbereiche A, B, C, D als diskrete Frequenzbänder eines Frequenzbereiches FB dargestellt. Eine erste schallausendende Störquelle SG1 sendet beginnend zum Zeitpunkt t0 und endend zum Zeitpunkt t1 Störschall innerhalb der beiden Arbeitsfrequenzbereiche B und C aus.In this case, the operating frequency ranges A, B, C, D were shown as discrete frequency bands of a frequency range FB for simplicity. A first sounding noise source SG1 transmits noise starting at time t0 and ending at time t1 within the two operating frequency ranges B and C.
Eine zweite schallausendende Störquelle SG2 sendet beginnend zum Zeitpunkt t1 und endend zum Zeitpunkt t2 Störschall innerhalb der beiden Arbeitsfrequenzbereiche C und D aus.A second sounding noise source SG2 emits noise starting within time t1 and ending at time t2 within the two operating frequency ranges C and D.
Ein erster Roboter beginnt zum Zeitpunkt t0 mit der passiven Messung des Umgebungsschalls in dem Bereich SB1, detektiert eine Störung innerhalb der Frequenzbänder B sowie C und entscheidet sich für eine aktive Messung den Arbeitsfrequenzbereich A in dem Bereich AB1 zu benutzen.A first robot starts to passively measure the ambient sound in the area SB1 at the time t0, detects a disturbance within the frequency bands B and C and decides to use the working frequency area A in the area AB1 for an active measurement.
Ein zweiter Roboter beginnt beispielsweise später mit der passiven Messung in dem Bereich SB2. Der zweite Roboter erkennt zusätzlich eine Belegung des Frequenzbandes A durch den ersten Roboter und entscheidet sich daher für die Arbeitsfrequenzbereich B innerhalb des Bereiches AB2.For example, a second robot will later begin the passive measurement in the area SB2. The second robot additionally recognizes an occupancy of the frequency band A by the first robot and therefore decides for the working frequency range B within the range AB2.
Als die Störquelle SG1 versiegt, entscheidet sich der erste Roboter beispielsweise aufgrund einer auf einem Zufallsalgorithmus basierenden Auswahlstrategie für den Arbeitsfrequenzbereich B. Der zweite Roboter wird zwar bei der dritten aktiven Messung in Arbeitsfrequenzbereich D durch die neu entstehende externe Störquelle SG2 zwar gestört, erkennt dies aber bei der nächsten passiven Messung und entscheidet sich für den nun frei gewordenen Arbeitsfrequenzbereich A. As the source of interference SG1 dried up, the first robot decides, for example, based on a random algorithm selection strategy for the working frequency range B. Although the second robot is indeed disturbed in the third active measurement in working frequency range D by the newly arising external interference source SG2, but recognizes this at the next passive measurement and decides for the freed now working frequency range A.
Die
Eine Umfeldsensoreinrichtung
Die Empfängereinrichtung
Die Speichereinrichtung
Die Rechnereinrichtung
Die Empfängereinrichtung
Die Rechnereinrichtung
Eine Anzeigeneinrichtung
Die Anzeigeneinrichtung
Die Empfängereinrichtung
Die Sendereinrichtung
Die Rechnereinrichtung
Die Umfeldsensoreinrichtung
Optional kann durch die Umfeldsensoreinrichtung
Die
Als ein erster Verfahrensschritt erfolgt ein Erfassen S1 eines Frequenzspektrums über einen Frequenzbereich FB mittels einer Empfängereinrichtung
Als ein zweiter Verfahrensschritt erfolgt ein Ermitteln S2 einer Menge von möglichen Arbeitsfrequenzbereichen A, B, C, D innerhalb des Frequenzbereichs FB anhand des erfassten Frequenzspektrums und anhand der bereitgestellten Betriebsdaten durch eine Rechnereinrichtung
Als ein dritter Verfahrensschritt erfolgt ein Auswählen S3 des Arbeitsfrequenzbereiches A; B; C; D der Umfeldsensoreinrichtung
Die einzelnen Verfahrensschritte des Verfahrens zum Auswählen eines Arbeitsfrequenzbereiches einer Umfeldsensoreinrichtung können dabei in beliebiger Weise, etwa iterativ oder rekursiv, wiederholt werden.The individual method steps of the method for selecting an operating frequency range of an environmental sensor device can be repeated in any desired manner, for example iteratively or recursively.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.Although the present invention has been described above with reference to preferred embodiments, it is not limited thereto, but modifiable in a variety of ways. In particular, the invention can be varied or modified in many ways without deviating from the gist of the invention.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- “Fast Bearing Measurement with a Single Ultrasonic Transducer” von T. Yata, L. Kleeman und S. Yuta erschienen im International Journal of Robotics Research, Ausgabe 17, Nummer 11, auf den Seiten 1202–1213 [0004] "Fast Bearing Measurement with a Single Ultrasonic Transducer" by T. Yata, L. Kleeman and S. Yuta published in the International Journal of Robotics Research, Issue 17, Number 11, at pages 1202-1213 [0004]
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